基于單正激驅(qū)動變壓器的磁通復(fù)位問題的研究

圖2 采用脈沖變壓器隔離的兩種晶閘管觸發(fā)驅(qū)動控制方式：(a)寬脈沖觸發(fā);(b)正常脈沖列觸發(fā);

(c)磁通不能復(fù)位對脈沖列觸發(fā)的影響

為了改變這種情況，使副邊輸出觸發(fā)脈沖的持續(xù)時間符合輸入控制信號的要求，實際當(dāng)中往往采用對輸入寬脈沖信號進(jìn)行高頻調(diào)制的脈沖列觸發(fā)方式，如圖 2(b)所示。調(diào)制頻率一般在數(shù)kHz至數(shù)10 kHz范圍，這一方面可以減小脈沖變壓器鐵芯的體積，另一方面也有利于減小觸發(fā)驅(qū)動功率和提高觸發(fā)的可靠性。圖中輸入脈沖控制信號uB1的持續(xù)作用時間與圖(a)中相同，只是按一定占空比經(jīng)過了高頻調(diào)制。在每一個窄脈沖高電平期間，V2管導(dǎo)通，勵磁電流的上升率為正，i0近直線上升。在V2管關(guān)斷時，由于原邊反電勢作用使u1為負(fù)壓，由VD1和R3支路為i0提供續(xù)流通路，同時，由式(1)得知其變化率為負(fù)值，i0開始下降，其下降速度決定于負(fù)壓的大小。該負(fù)壓由i0在R3上的壓降提供(也可以用齊納穩(wěn)壓二極管來代替R3,與VD1背靠背串聯(lián))。

磁通復(fù)位及波形畸變問題

若R3取值較大，反電勢作用產(chǎn)生的u1負(fù)值也較大，可以使i0的下降速度較快。其下降速度應(yīng)保證在下一個窄脈沖到來之前，i0下降到零，從而使鐵芯磁通減小到零，通常稱為磁通復(fù)位。圖2(b)所示，為V2管關(guān)斷時的u1負(fù)值與其導(dǎo)通時的u1正值相等，均等于電源電壓E2時對應(yīng)的波形(此時V2管關(guān)斷時的集電極電位應(yīng)比電源電壓E2高出一倍)，要求此時輸入脈沖列的占空比最大不能超過50%.圖中uGK可以理解為u2經(jīng)過整流之后的波形。若R3取值較小，u1負(fù)值較小，對降低V2管所承受的集電極電壓有利，但會使i0的下降速度很慢。若脈沖列的占空比較大，在下一個窄脈沖到來時，可能i0并不能下降到零，這樣就會導(dǎo)致鐵芯磁通不能復(fù)位到零，經(jīng)過若干個窄脈沖作用之后，就會越積累越大，逐漸飽和，副邊電壓u2及SCR觸發(fā)脈沖列的幅度會逐漸變小，甚至衰減到零，如圖2(c)所示?？梢奟3的取值應(yīng)該合理地選擇，取值過大對磁通加快復(fù)位有利，但對V2管的耐壓要求提高。實際上VD1和R3就是為了 V1、V2管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，脈沖變壓器TM釋放其儲存能量而設(shè)置的。

結(jié)束語

本文對采用變壓器隔離的單端正激式晶閘管驅(qū)動電路進(jìn)行了分析研究，主要討論了其傳遞寬脈沖觸發(fā)存在的問題，采用高頻調(diào)制脈沖列觸發(fā)帶來的優(yōu)點，高頻調(diào)制脈沖列觸發(fā)所涉及的磁通復(fù)位、波形畸變及有關(guān)參數(shù)設(shè)計問題。

需要指出，上述有關(guān)線圈驅(qū)動及磁通復(fù)位原理的分析，在實際當(dāng)中非常有用，其應(yīng)用場合遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了晶閘管觸發(fā)驅(qū)動的范圍，比如各種微處理器、微計算機、PLC、變頻器等數(shù)字化控制系統(tǒng)與其外圍被控對象之間的繼電器接口，以及多種開關(guān)電源等等。